¿Los materiales de los cables de puente liberan gases que contaminan los instrumentos dentro de la nave espacial?
Sí, los materiales de los latiguillos de fibra óptica convencionales sí liberan gases que contaminan gravemente los instrumentos de precisión dentro de la nave espacial o en entornos de vacío ultra alto (UHV). Este fenómeno físico se conoce como desgasificación al vacío (Vacuum Outgassing) en el diseño de naves espaciales y la ingeniería de vacío.
Para garantizar la seguridad absoluta y el funcionamiento estable a largo plazo de las cargas útiles de la nave espacial, la tasa de desgasificación al vacío de los materiales de los equipos electromecánicos, como los latiguillos de fibra óptica, debe restringirse estrictamente.
I. ¿Qué es la “desgasificación al vacío” de los latiguillos de fibra óptica?
La desgasificación al vacío se refiere al proceso por el cual los materiales orgánicos poliméricos (como las cubiertas, los núcleos de refuerzo, los recubrimientos de fibra y los adhesivos de las juntas de los latiguillos de fibra óptica convencionales) liberan sustancias gaseosas en el entorno de vacío espacial (o durante ciclos de vacío térmico), liberando el agua adsorbida interna, los disolventes residuales, los aditivos y los monómeros de bajo peso molecular no reaccionados, superando la fuerza intermolecular y escapando de la superficie del material.
1. Peligros principales de las emisiones (contaminación molecular):
Los gases volátiles liberados se difunden y se condensan en superficies más frías, formando una película contaminante de grosor micrométrico o incluso nanométrico. Esto puede provocar:
- Fallo del sistema óptico: Las películas moleculares que se condensan en lentes, espejos o ventanas de detectores infrarrojos absorben o dispersan fuertemente la luz, lo que provoca una degradación drástica de la transmitancia y la reflectancia ópticas.
- Fallo del revestimiento de control térmico: Altera la absortancia solar y la emitancia infrarroja de los materiales de control térmico de la nave espacial, provocando un desequilibrio térmico.
- Disminución de la eficiencia de las células solares: Al cubrir la superficie de los conjuntos de células solares, reduce su eficiencia de conversión fotoeléctrica.
2. Estándares de evaluación académica internacional:
Según las normas de desgasificación al vacío de la NASA SP-R-0022A y la ASTM E595 de la Sociedad Estadounidense de Ensayos y Materiales, los materiales utilizados en naves espaciales tripuladas e instrumentos ópticos espaciales de precisión deben someterse a pruebas de pérdida de masa por vacío y cumplir con los siguientes indicadores:
- Pérdida total de masa (Total Mass Loss, TML): \text{TML} ext{ < } 1.0\%
- Material condensable volátil recogido (Collected Volatile Condensable Material, CVCM): \text{CVCM} ext{ < } 0.1\%
II. ¿Por qué los latiguillos de fibra óptica convencionales no se pueden utilizar en el interior de vacío/naves espaciales?
Los latiguillos de fibra óptica comerciales convencionales, como el OFSCN® Standard Fiber Patch Cord, están diseñados principalmente para entornos terrestres normales (temperatura de funcionamiento de -20\ ^\circ\text{C} a 50\ ^\circ\text{C}):
- Cubierta de PVC: Contiene una gran cantidad de plastificantes y compuestos orgánicos volátiles. En un entorno de vacío, la desgasificación del PVC es extremadamente grave, y el \text{TML} y el \text{CVCM} superan con creces los estándares aeroespaciales.
- Núcleo de refuerzo de aramida (Kevlar): Es muy propenso a adsorber moléculas de agua de la atmósfera y libera vapor de agua (\text{H}_2\text{O}) durante mucho tiempo en el vacío, lo que perturba el vacío de la cavidad.
- Recubrimiento de fibra de acrilato: También presenta un claro fenómeno de degradación y desgasificación a altas temperaturas y en vacío.
III. Solución de latiguillo de fibra óptica al vacío de desgasificación ultra baja de Dacheng Yongsheng (OFSCN®)
Para satisfacer los requisitos de no contaminación de vacío alto, vacío ultra alto e instrumentos de grado aeroespacial, Dacheng Yongsheng (OFSCN®) ha desarrollado latiguillos de fibra óptica especiales de alta gama y tecnología de sellado no destructivo basados en tubos protectores metálicos sin costuras y recubrimientos de poliamida inorgánica o de baja desgasificación:
1. OFSCN® 300℃ Fiber Optic Patch Cord (Grado espacial y de vacío ultra alto)
- Estructura central: Utiliza un tubo de acero protector de acero inoxidable sin costuras de 0.9\text{mm} para eliminar por completo las cubiertas orgánicas de alta desgasificación como PVC y aramida. Utiliza fibra recubierta de poliimida de alto rendimiento en el interior.
- Propiedades físicas: La poliimida tiene una excelente estabilidad térmica molecular y una tasa de desgasificación al vacío extremadamente baja, cumpliendo con los estrictos estándares de grado aeroespacial de \text{TML} ext{ < } 1.0\% y \text{CVCM} ext{ < } 0.1\%.
- Rango de temperatura: -270\ ^\circ\text{C} a 300\ ^\circ\text{C}.
- Imágenes del producto:
2. OFSCN® 700℃ Fiber Optic Patch Cord (Grado de vacío límite de cero desgasificación)
- Estructura central: Utiliza un tubo de acero inoxidable sin costuras y conectores de acero inoxidable, con fibra óptica recubierta de oro totalmente inorgánica (Gold-coated Optical Fiber) en el interior.
- Propiedades físicas: Dado que todo el latiguillo (aparte de una cantidad muy pequeña de virolas cerámicas en los conectores) es una estructura totalmente metálica, no contiene ninguna sustancia orgánica polimérica. Esto elimina físicamente la posibilidad de desgasificación orgánica, lo que lo convierte en un latiguillo de fibra óptica